陸 鋼

中國(guó)電信研究院 廣州 510630

引言

數(shù)字信息基礎(chǔ)設(shè)施已經(jīng)成為社會(huì)運(yùn)行的壓艙石，在經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。算力是數(shù)字信息基礎(chǔ)設(shè)施的核心要素，算力就是生產(chǎn)力，算力每投入1元可帶動(dòng)3～4元GDP經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，其戰(zhàn)略性、基礎(chǔ)性、先導(dǎo)性地位日益凸顯[1]。政府、企業(yè)和公眾已普遍接受云計(jì)算概念，云計(jì)算成為算力時(shí)代最重要的算力資源，成為數(shù)字信息基礎(chǔ)設(shè)施的核心組成部分[2]。

國(guó)家高度重視數(shù)字信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，建設(shè)數(shù)字信息基礎(chǔ)設(shè)施成為國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分，云計(jì)算技術(shù)創(chuàng)新成為關(guān)系我國(guó)發(fā)展全局的重大問題。國(guó)家要求加快構(gòu)建以國(guó)內(nèi)大循環(huán)作為主題，形成國(guó)內(nèi)國(guó)際雙循環(huán)，相互促進(jìn)的新發(fā)展格局。新發(fā)展格局對(duì)數(shù)字信息基礎(chǔ)設(shè)施提出了更高水平發(fā)展的要求，必須大力提升自主創(chuàng)新能力，盡快突破關(guān)鍵核心技術(shù)。云計(jì)算技術(shù)創(chuàng)新是數(shù)字信息基礎(chǔ)設(shè)施向更高水平發(fā)展的關(guān)鍵，也是形成以國(guó)內(nèi)大循環(huán)為主體的核心基礎(chǔ)[3]。

1 云計(jì)算發(fā)展需要考慮的三大關(guān)系

從算力的基本構(gòu)成來看，云計(jì)算的發(fā)展始終要考慮的三大關(guān)系，分別是軟件和硬件的關(guān)系、服務(wù)器和終端的關(guān)系、算力和網(wǎng)絡(luò)的關(guān)系，每個(gè)關(guān)系的兩端在生態(tài)上是互相促進(jìn)、互相影響的，在技術(shù)上是互相協(xié)同、互相融合的，在市場(chǎng)上是互相補(bǔ)充、互相競(jìng)爭(zhēng)的。

第一是軟件和硬件的關(guān)系，兩者互相協(xié)同、互相促進(jìn)、互相補(bǔ)充。計(jì)算機(jī)軟件和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，轉(zhuǎn)換成可以理解執(zhí)行的指令送到硬件固化的CPU執(zhí)行，軟件可編程提供了更大的靈活性?，F(xiàn)階段通用計(jì)算架構(gòu)在效率上無法滿足各行各業(yè)多種專業(yè)化需求，因此FPGA、ASIC等多種專業(yè)硬件出現(xiàn)，將部分軟件完成的功能通過硬件來實(shí)現(xiàn)，目前還出現(xiàn)多類型融合芯片，將原本通用CPU上運(yùn)行的部分軟件功能卸載到專用芯片上。軟件的靈活性、通用性和硬件的高效性如何平衡，是云計(jì)算發(fā)展過程中始終存在的一個(gè)問題。

第二是服務(wù)器和終端的關(guān)系，兩者互相協(xié)同、互相促進(jìn)、互相競(jìng)爭(zhēng)。服務(wù)器和終端都是算力的提供者，兩者間的算力博弈一直存在。云計(jì)算的出現(xiàn)改變了服務(wù)器生態(tài)，服務(wù)器和終端的博弈演變成云計(jì)算和終端的算力博弈。從2021年半導(dǎo)體市場(chǎng)的出貨金額來看，智能手機(jī)占比25.3%，個(gè)人電腦占比11.3%，數(shù)據(jù)中心占比13%，邊緣占比增長(zhǎng)最快，終端算力的占比最高[4]。云計(jì)算希望承載更多的算力并將終端變成瘦終端，終端希望承載更多的智能算力以進(jìn)一步提升用戶體驗(yàn)，邊緣計(jì)算實(shí)際上是云計(jì)算和終端算力競(jìng)爭(zhēng)下出現(xiàn)的一種階段性產(chǎn)物。服務(wù)器和終端的算力之爭(zhēng)本質(zhì)上是圍繞客戶體驗(yàn)，如何提供最經(jīng)濟(jì)高效的算力，如何保證算力在云服務(wù)和終端之間無縫流動(dòng)的問題。

第三是算力和網(wǎng)絡(luò)的關(guān)系，兩者互相協(xié)同、互相融合、互相促進(jìn)。一方面網(wǎng)隨云動(dòng)、網(wǎng)隨算動(dòng)，云和算力在哪里網(wǎng)絡(luò)就要到哪里，云和算力要求有云間互聯(lián)，終端算力在用戶側(cè)要求有數(shù)據(jù)接入網(wǎng)，算力需要一個(gè)最簡(jiǎn)潔的高效、安全、實(shí)時(shí)性強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)；另一方面云網(wǎng)逐步走向一體，網(wǎng)絡(luò)需要利用算力提供一個(gè)最高效的運(yùn)行環(huán)境，網(wǎng)絡(luò)上云已成為業(yè)界趨勢(shì)。算力和網(wǎng)絡(luò)永遠(yuǎn)是在找一個(gè)滿足當(dāng)前各自需求最經(jīng)濟(jì)安全高效的方案。

2 云計(jì)算技術(shù)創(chuàng)新現(xiàn)狀

從全球云計(jì)算技術(shù)發(fā)展歷程來看，經(jīng)歷了三個(gè)階段：1.0是云計(jì)算培育期，以資源虛擬化和集中管理為核心技術(shù)特點(diǎn)；2.0是云計(jì)算成熟期，以云原生和資源編排為核心技術(shù)特點(diǎn)，大數(shù)據(jù)和人工智能成為熱點(diǎn)；3.0是云計(jì)算發(fā)展深化期，進(jìn)入算力時(shí)代，政府和企業(yè)應(yīng)用加速上云，應(yīng)用領(lǐng)域觸及到政府和中大型企業(yè)核心系統(tǒng)，以云網(wǎng)融合、云邊端協(xié)同為核心技術(shù)特點(diǎn)。

全球范圍內(nèi)，以亞馬遜、微軟、谷歌為代表的云計(jì)算頭部企業(yè)占據(jù)全球市場(chǎng)一半以上份額，云計(jì)算資源節(jié)點(diǎn)遍布世界各地，產(chǎn)品和技術(shù)成熟度高。美國(guó)在云計(jì)算科技創(chuàng)新上引領(lǐng)全球發(fā)展，美國(guó)企業(yè)在云計(jì)算主流開源社區(qū)貢獻(xiàn)上排名第一，掌握了云計(jì)算關(guān)鍵軟硬件核心技術(shù)，在云計(jì)算產(chǎn)業(yè)中處于全球領(lǐng)先位置。

近年來我國(guó)云計(jì)算產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，在全球開源軟件發(fā)展和全球供應(yīng)鏈推動(dòng)下，我國(guó)云計(jì)算技術(shù)創(chuàng)新和全球發(fā)展基本同步，1.0階段處于跟隨狀態(tài)，2.0階段以互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)為主的我國(guó)頭部企業(yè)已經(jīng)縮小差距，在主流開源軟件社區(qū)進(jìn)入第二陣營(yíng)，3.0階段我國(guó)加速追趕，提出云網(wǎng)融合、綠色低碳、安全可控等先進(jìn)理念，開始走出差異化發(fā)展的創(chuàng)新之路，在部分領(lǐng)域有可能實(shí)現(xiàn)超越。同時(shí)我國(guó)在云計(jì)算上游關(guān)鍵芯片、基礎(chǔ)軟件等領(lǐng)域開始布局，培育國(guó)產(chǎn)自主可控的云計(jì)算產(chǎn)業(yè)。但是也必須承認(rèn)，雖然我國(guó)云計(jì)算技術(shù)創(chuàng)新取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，但是距離全球領(lǐng)先國(guó)家仍存在差距。

3 云計(jì)算高水平發(fā)展需要解決的四大問題

圍繞云計(jì)算發(fā)展三大關(guān)系，結(jié)合我國(guó)云計(jì)算技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，現(xiàn)階段要推動(dòng)我國(guó)云計(jì)算更高水平發(fā)展還需要解決以下四方面的問題。

1)基礎(chǔ)軟硬件技術(shù)掌控不足的問題?，F(xiàn)階段在云服務(wù)器領(lǐng)域采用X86、ARM指令集的芯片占比超9成[5]，自主指令集芯片占比低且與主流芯片存在較大代際差；操作系統(tǒng)國(guó)產(chǎn)化市場(chǎng)接受度不高，指令集和操作系統(tǒng)技術(shù)掌控不夠是關(guān)系云計(jì)算產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈安全的根本問題。

2)軟硬件協(xié)同的問題?，F(xiàn)階段隨著數(shù)據(jù)中心規(guī)模的不斷擴(kuò)大，對(duì)處理性能、效率、節(jié)能的要求不斷提升，摩爾定律失效，通用CPU和軟件架構(gòu)已經(jīng)無法滿足這一要求，如何在軟硬件架構(gòu)協(xié)同上實(shí)現(xiàn)突破，成為云計(jì)算發(fā)展必須解決的重要問題，其本質(zhì)是如何處理硬件和軟件的關(guān)系[6]。

3)云邊端資源調(diào)度的問題?，F(xiàn)階段終端和邊緣算力占比大，邊緣和終端的算力沒有和云端算力充分協(xié)同，云、邊緣和終端算力運(yùn)行環(huán)境不一致，如何充分利用邊緣和終端的算力資源，和云計(jì)算進(jìn)行統(tǒng)一資源調(diào)度就成為一個(gè)新的發(fā)展問題，其本質(zhì)上是如何處理云計(jì)算和終端的關(guān)系[7]。

4)網(wǎng)絡(luò)云化的問題?，F(xiàn)階段網(wǎng)絡(luò)調(diào)度不靈活、運(yùn)行效率低、建設(shè)成本高，需要采用最先進(jìn)的計(jì)算技術(shù)來升級(jí)，如何采用云化技術(shù)改造現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)成為當(dāng)前運(yùn)營(yíng)商面對(duì)的一個(gè)主要問題，其本質(zhì)是處理計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)的關(guān)系。

4 云計(jì)算技術(shù)創(chuàng)新總體目標(biāo)和重點(diǎn)研發(fā)方向

云計(jì)算技術(shù)創(chuàng)新總體目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)我國(guó)在云計(jì)算產(chǎn)業(yè)全面國(guó)產(chǎn)自主掌控，在以下關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)高水平突破，達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平，支撐數(shù)字信息基礎(chǔ)高水平發(fā)展。

如圖1所示，云計(jì)算高水平發(fā)展要以問題為導(dǎo)向，結(jié)合三大關(guān)系圍繞四大問題，展開關(guān)鍵領(lǐng)域的研發(fā)攻關(guān)工作。

圖1 云計(jì)算技術(shù)創(chuàng)新關(guān)鍵領(lǐng)域示意圖

1)圍繞基礎(chǔ)軟硬件技術(shù)掌控不足的問題，需要打造基于RISC-V的新一代指令集，開發(fā)定制操作系統(tǒng)，圍繞云計(jì)算應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行系列基礎(chǔ)軟硬件技術(shù)攻關(guān)，從根本源頭上解決云計(jì)算供應(yīng)鏈安全問題，逐步形成國(guó)產(chǎn)可控的計(jì)算指令集和操作系統(tǒng)生態(tài)。

2)圍繞軟硬件協(xié)同的問題，需要研究軟硬件融合技術(shù)，重點(diǎn)研究異構(gòu)計(jì)算技術(shù)，圍繞定制服務(wù)器和新型終端的需求，實(shí)現(xiàn)通用CPU的軟件功能在專用芯片上的卸載，通過多種形式的芯片集成和封裝技術(shù)實(shí)現(xiàn)軟硬一體，建設(shè)云計(jì)算異構(gòu)計(jì)算產(chǎn)業(yè)生態(tài)[8]。

3)圍繞云邊端資源調(diào)度的問題，需要突破邊緣和終端側(cè)的輕量級(jí)虛擬化技術(shù)，提供云邊端一致的運(yùn)行環(huán)境，實(shí)現(xiàn)云端算力在邊緣、終端側(cè)的卸載；突破云邊端資源編排器技術(shù)，現(xiàn)階段聚焦Kubernetes生態(tài)在邊緣側(cè)的技術(shù)創(chuàng)新，提供算力在云邊端的運(yùn)行調(diào)度能力；突破云網(wǎng)應(yīng)用運(yùn)行環(huán)境技術(shù)，為開發(fā)者提供類操作系統(tǒng)的應(yīng)用開發(fā)、運(yùn)行環(huán)境。

4)圍繞網(wǎng)絡(luò)云化的問題，要借助5G規(guī)模應(yīng)用的發(fā)展窗口，研究網(wǎng)元云原生化技術(shù)，重點(diǎn)研究5GC云原生化技術(shù)，推動(dòng)5GC云原生化改造后上云，并解決運(yùn)營(yíng)體制、安全機(jī)制等系列保障問題。

另外，存內(nèi)計(jì)算、量子計(jì)算是未來計(jì)算架構(gòu)，創(chuàng)新空間大，從研究到應(yīng)用還有較長(zhǎng)周期；能力組件如大數(shù)據(jù)、人工智能是目前算力需求下增長(zhǎng)最快的領(lǐng)域，是云計(jì)算重要應(yīng)用場(chǎng)景和研發(fā)方向；云網(wǎng)安全屬于云計(jì)算發(fā)展的根本保障，也是技術(shù)創(chuàng)新需要攻關(guān)的重點(diǎn)領(lǐng)域。受限于篇幅和作者前期研究重點(diǎn)，本文中對(duì)這幾個(gè)領(lǐng)域的具體技術(shù)創(chuàng)新不做深入分析。

在下個(gè)章節(jié)中，重點(diǎn)圍繞現(xiàn)階段解決四大問題的熱點(diǎn)關(guān)鍵領(lǐng)域，以滿足新一代指令集應(yīng)用能力提升、軟硬件協(xié)同提升性能、云邊端運(yùn)行環(huán)境一致和網(wǎng)絡(luò)云化智能敏捷調(diào)度的需求為導(dǎo)向，聚焦RISC-V指令集應(yīng)用技術(shù)、異構(gòu)計(jì)算融合芯片技術(shù)、輕量級(jí)虛擬化技術(shù)、面向網(wǎng)絡(luò)的云原生技術(shù)，對(duì)其應(yīng)用場(chǎng)景、技術(shù)路線和研發(fā)路徑等方面進(jìn)行分析展望。

5 云計(jì)算技術(shù)創(chuàng)新關(guān)鍵技術(shù)分析展望

5.1 RISC-V指令集應(yīng)用技術(shù)

RISC-V 指令集是基于精簡(jiǎn)指令集計(jì)算RISC原理建立的開放指令集架構(gòu)，項(xiàng)目2010年始于加州大學(xué)伯克利分校，其誕生初期就備受關(guān)注，被認(rèn)為是最有希望挑戰(zhàn)X86、AMR的指令集技術(shù)，目前RISC-V基金會(huì)(原名為RISC-V Foundation)推動(dòng)該指令集的研發(fā)工作和生態(tài)建設(shè)[9]，從目前的運(yùn)作規(guī)則、產(chǎn)業(yè)生態(tài)和基金會(huì)成員構(gòu)成來看RISC-V極有可能成為我國(guó)自主可控且發(fā)展?jié)摿ψ畲蟮闹噶罴?/p>

RISC-V指令集架構(gòu)可以應(yīng)用到通用微控制器、物聯(lián)網(wǎng)芯片、家用電器控制器、網(wǎng)絡(luò)通信芯片和高性能服務(wù)器芯片等[10]。RISC-V和ARM一樣都屬于精簡(jiǎn)指令集，設(shè)計(jì)的芯片具備譯碼器簡(jiǎn)單、運(yùn)作時(shí)脈高、耗電量低等特點(diǎn)，同時(shí)也存在運(yùn)行程序大、存儲(chǔ)占用較多等問題[11]。兩者成長(zhǎng)路徑也會(huì)較為類似，RISC-V指令集初期會(huì)在終端側(cè)進(jìn)行推廣，然后向?qū)Ｓ妙I(lǐng)域、邊緣領(lǐng)域逐步擴(kuò)展到通用計(jì)算領(lǐng)域，目前物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、機(jī)頂盒的嵌入式處理器開始采用基于RISC-V指令集的處理芯片，預(yù)計(jì)2～3年后將在專用領(lǐng)域高性能計(jì)算場(chǎng)景下商用，5～8年后有可能在云計(jì)算通用計(jì)算處理器上應(yīng)用。

國(guó)家需要更大力度推動(dòng)相關(guān)企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)深入RISC-V指令集研究和應(yīng)用，特別是芯片的下游云計(jì)算企業(yè)也要提前布局，從需求源頭引領(lǐng)RISC-V技術(shù)的發(fā)展，推動(dòng)RISC-V指令集技術(shù)真正應(yīng)用到云計(jì)算產(chǎn)業(yè)鏈中。未來2～3年在服務(wù)器領(lǐng)域，云計(jì)算企業(yè)需要積極融入RISC-V產(chǎn)業(yè)生態(tài)，參與相關(guān)技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)的研究和制定，尋找具有一定規(guī)模的專用領(lǐng)域場(chǎng)景切入，從設(shè)計(jì)之初就瞄準(zhǔn)極致性能、功耗和成本，滿足服務(wù)器差異化需求[12]，借助目前日益壯大的RISC-V產(chǎn)業(yè)生態(tài)，通過模塊化、可擴(kuò)展的特性實(shí)現(xiàn)專用處理器的設(shè)計(jì)，通過極簡(jiǎn)架構(gòu)降低專用處理器硬件成本和功耗，并和主處理器集成融合形成定制芯片，從而提供定制服務(wù)器產(chǎn)品，打造自主可控、綠色低碳的云計(jì)算服務(wù)，加速RISC-V在云計(jì)算領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展。

5.2 異構(gòu)計(jì)算融合芯片技術(shù)

異構(gòu)計(jì)算的核心理念是將通用計(jì)算芯片運(yùn)行的特定軟件能力卸載，采用專用芯片承載，并和通用計(jì)算芯片進(jìn)行集成融合[13]，從而延續(xù)摩爾定律，突破芯片性能瓶頸，是當(dāng)前云商研發(fā)和定制計(jì)算芯片的主要賽道。異構(gòu)計(jì)算可以應(yīng)用在云網(wǎng)融合、邊緣增強(qiáng)、高性能計(jì)算等場(chǎng)景下，從計(jì)算加速、算力增強(qiáng)、算力匯聚與動(dòng)態(tài)調(diào)度等方面，打造高性能、多算力、低功耗的異構(gòu)計(jì)算平臺(tái)。融合芯片異構(gòu)計(jì)算平臺(tái)的一種應(yīng)用形態(tài)，可以進(jìn)一步突破現(xiàn)有軟硬件架構(gòu)限制，提升云計(jì)算性能和效率。

目前在云計(jì)算服務(wù)器領(lǐng)域異構(gòu)計(jì)算主要包括兩條技術(shù)路線。一是傳統(tǒng)板級(jí)集成融合方式，在服務(wù)器層面將CPU和xPU通過外部總線進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)異構(gòu)計(jì)算，但存在IO路徑較長(zhǎng)、輸入輸出資源損耗等問題，此類技術(shù)現(xiàn)階段已經(jīng)應(yīng)用較為廣泛。二是融合芯片方式，其中包括芯片集成融合和芯片封裝融合，集成融合是在單DIE片上融合各種計(jì)算核，多數(shù)采用CPU融合NPU等計(jì)算加速核，配合先進(jìn)NOC技術(shù)和新型總線技術(shù)，提升異構(gòu)計(jì)算單元的數(shù)據(jù)協(xié)同效率，緩解傳統(tǒng)板級(jí)異構(gòu)的IO問題，應(yīng)用范圍較廣；封裝融合是通過先進(jìn)封裝工藝與互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)，把各種計(jì)算核封裝在一起，構(gòu)建超異構(gòu)平臺(tái)，從根本上解決傳統(tǒng)板級(jí)異構(gòu)的IO問題，實(shí)現(xiàn)計(jì)算最優(yōu)化[14]。

在未來3年內(nèi)，傳統(tǒng)板級(jí)集成和芯片集成融合方式依舊是重點(diǎn)抓手，在通用計(jì)算芯片CPU上融合NPU等計(jì)算加速核，并通過新型總線技術(shù)提升CPU與GPU、DPU等數(shù)據(jù)協(xié)同效率，打造高效異構(gòu)計(jì)算平臺(tái)，云計(jì)算企業(yè)需要研究專用計(jì)算加速核、新型NOC技術(shù)和總線技術(shù)，并結(jié)合特定場(chǎng)景需求，定制專用芯片和服務(wù)器，進(jìn)一步提升云計(jì)算性能和效率。服務(wù)器領(lǐng)域芯片封裝融合方式還處于起步階段，初步判斷2024年以后這一技術(shù)才會(huì)真正在市場(chǎng)應(yīng)用，云計(jì)算企業(yè)有必要從現(xiàn)在起跟蹤先進(jìn)封裝工藝和芯片互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議進(jìn)展，在專用領(lǐng)域中尋找通用需求場(chǎng)景，通過積極布局提前參與該領(lǐng)域的研發(fā)工作，為后續(xù)發(fā)展搶得先機(jī)。

5.3 輕量級(jí)虛擬化技術(shù)

輕量級(jí)虛擬化技術(shù)可以應(yīng)用在邊緣和泛智能終端上，解決云邊端協(xié)同場(chǎng)景下邊緣和終端側(cè)資源和性能有限的問題。在一些算力協(xié)同調(diào)度場(chǎng)景下，如視頻識(shí)別場(chǎng)景下，可以將智能識(shí)別的算力從中心到邊緣到終端進(jìn)行卸載，如圖像渲染場(chǎng)景下，可以將算力從終端遷移到邊緣或者云端上。通過輕量級(jí)虛擬化技術(shù)實(shí)現(xiàn)一致的運(yùn)行環(huán)境，配合云邊端資源調(diào)度技術(shù)，保證算力自由流動(dòng)提升云邊端算力的整體使用效率。

虛擬化技術(shù)本質(zhì)上是一種資源隔離技術(shù)，現(xiàn)階段輕量級(jí)虛擬化有三條技術(shù)路線，一是針對(duì)傳統(tǒng)虛擬化的裁剪和硬件卸載方案，適用于公有云場(chǎng)景，解決公有云高虛擬化損耗、網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)性能瓶頸等問題；二是輕量化容器技術(shù)，針對(duì)容器虛擬化進(jìn)行裁剪，可以解決云邊端協(xié)同場(chǎng)景下邊緣和終端側(cè)部署容器引擎占用資源過高的問題，前期研究測(cè)試表明，基于Containerd裁剪和結(jié)構(gòu)優(yōu)化后的輕量級(jí)容器引擎部署在樹莓派開發(fā)板上進(jìn)行測(cè)試，可使flash使用量減少80%，內(nèi)存平均占用減少45%，可解決容器運(yùn)行在邊緣或終端上的儲(chǔ)存空間和內(nèi)存空間的不足問題；三是WASM(WebAssembly)技術(shù)，是一種新型代碼運(yùn)行隔離技術(shù)，基于web引擎運(yùn)行C/C++、Java等多語(yǔ)言程序，具有性能好、占用資源少、多語(yǔ)言兼容的特點(diǎn)，可解決邊緣和終端場(chǎng)景下資源隔離性能和效率問題[15]，近期CNCF社區(qū)也出現(xiàn)基于WebAssembly標(biāo)準(zhǔn)的開源項(xiàng)目，可以基于云原生生態(tài)和工具，在容器環(huán)境下實(shí)現(xiàn)WASM技術(shù)和Kubernetes的集成，經(jīng)過對(duì)比測(cè)試，資源占用量減少一個(gè)數(shù)量級(jí)，其性能對(duì)比傳統(tǒng)容器技術(shù)有較大提升，執(zhí)行效率提升20%，冷啟動(dòng)時(shí)間大幅縮短[16]。以上三條技術(shù)路線不是替代的關(guān)系，而是場(chǎng)景有側(cè)重、技術(shù)補(bǔ)充和協(xié)同的關(guān)系。

目前輕量級(jí)虛擬化還面臨著場(chǎng)景不夠豐富、適配性不強(qiáng)、產(chǎn)業(yè)生態(tài)不完善等問題，預(yù)計(jì)真正規(guī)模應(yīng)用還需要2～3年時(shí)間，后續(xù)需要云計(jì)算產(chǎn)業(yè)界一起豐富場(chǎng)景，制定標(biāo)準(zhǔn)和完善產(chǎn)品，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)生態(tài)建設(shè)促進(jìn)技術(shù)落地應(yīng)用。

5.4 面向網(wǎng)絡(luò)的云原生技術(shù)

作為云計(jì)算的最新技術(shù)成果，云原生技術(shù)可以為通信運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)提供更加經(jīng)濟(jì)、便捷的部署和運(yùn)營(yíng)方法[17]，隨著運(yùn)營(yíng)商云網(wǎng)融合工作推進(jìn)，云原生成為運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)云化的核心技術(shù)和關(guān)鍵抓手。

基于云原生技術(shù)實(shí)現(xiàn)云網(wǎng)融合成為業(yè)界共識(shí)，現(xiàn)階段云網(wǎng)融合最迫切的問題就是網(wǎng)絡(luò)上云，目前正處于5G網(wǎng)絡(luò)規(guī)模部署和5G專網(wǎng)大力發(fā)展階段，網(wǎng)絡(luò)云原生當(dāng)前的抓手就是5GC的云原生化[18]。需要深入研究5GC系統(tǒng)架構(gòu)、組網(wǎng)、高可靠、轉(zhuǎn)發(fā)加速等CT屬性，研究云原生承載5GC的技術(shù)要求，為各專業(yè)網(wǎng)元云原生化改造提供技術(shù)指引及范例。進(jìn)一步結(jié)合技術(shù)要求，聚焦網(wǎng)元微服務(wù)化、高性能多網(wǎng)絡(luò)平面、承載網(wǎng)絡(luò)感知、資源編排等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行重點(diǎn)攻關(guān)，提供滿足網(wǎng)絡(luò)云化需求的云原生底座[19]。后續(xù)依托云原生底座，實(shí)現(xiàn)5GC上公有云，為公有云全面解耦承接各專業(yè)網(wǎng)絡(luò)上云打造良好開端。

目前中國(guó)電信依托自研高性能虛擬化平臺(tái)，已經(jīng)完成全面的5GC異廠家三層解耦測(cè)試并正在開展現(xiàn)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)，即將在全網(wǎng)有序開展全云化5GC商用部署，并且正在積極推進(jìn)5GC云原生化改造和輕量級(jí)5GC上天翼云的工作。云原生技術(shù)從本質(zhì)上來說是軟件技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商一定要用IT軟件的視角來看待未來的網(wǎng)絡(luò)研發(fā)、建設(shè)和運(yùn)維，積極擁抱這一變化，才可能在未來國(guó)家新基建領(lǐng)域中承擔(dān)主力軍的角色。

6 結(jié)束語(yǔ)

技術(shù)創(chuàng)新永遠(yuǎn)都是產(chǎn)業(yè)發(fā)展最重要的原動(dòng)力，自主研發(fā)在新的形勢(shì)下成為國(guó)家戰(zhàn)略發(fā)展的根本性保障需要，對(duì)云計(jì)算技術(shù)創(chuàng)新提出了更高要求。云計(jì)算發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入“下半場(chǎng)”，其市場(chǎng)格局和產(chǎn)業(yè)邏輯都在發(fā)生根本性的轉(zhuǎn)變。在下半場(chǎng)開局時(shí)期，科研機(jī)構(gòu)必須找準(zhǔn)研發(fā)突破點(diǎn)，搶占技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略高地，將關(guān)鍵問題分解為近中遠(yuǎn)期目標(biāo)攻堅(jiān)克難；企業(yè)需要把握計(jì)算產(chǎn)業(yè)發(fā)展的規(guī)律和節(jié)奏，以需求和場(chǎng)景為導(dǎo)向，積極培育產(chǎn)業(yè)鏈引導(dǎo)技術(shù)創(chuàng)新；國(guó)家需要加強(qiáng)戰(zhàn)略研究，完善資源布局，堅(jiān)持深化改革和開放，做好人才培養(yǎng)，加強(qiáng)市場(chǎng)培育和資金扶持，為自主創(chuàng)新做好支撐保障。只有在國(guó)家戰(zhàn)略引導(dǎo)下，立足國(guó)內(nèi)，放眼世界，產(chǎn)學(xué)研用一起發(fā)力，才能夠加速云計(jì)算技術(shù)創(chuàng)新，進(jìn)而推進(jìn)數(shù)字信息基礎(chǔ)設(shè)施更高水平發(fā)展。